高硅铝合金及颗粒增强铝基复合材料组织性能的探究

采用真空热压烧结工艺制备Al-30Si合金、30%Sip/Al、30%SiCp/2024Al、30%SiCp/6061Al(均为体积分数)复合材料,测定其热膨胀系数及力学性能。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)对其微观组织结构及断口形貌进行表征,探究了高硅铝合金及颗粒增强铝基复合材料的组织与性能,分析了材料的断裂机制。结果表明:SiCp/2024Al复合材料中SiC颗粒分布均匀,组织致密,综合性能好,热膨胀系数(CTE)为13.69×10-6/K,硬度达到134 HB,极限抗拉强度达353 MPa。SiCp/6061Al复合材料中SiC颗粒分布较均匀,界面结合较好,组织不够致密,有少许孔隙,性能较好。SiCp/6061Al和SiCp/2024Al复合材料的断裂方式都是界面基体的撕裂结合SiC颗粒的断裂。Sip/Al复合材料中Si颗粒分布较均匀,断裂方式为界面脱开,性能较差。Al-30Si合金在烧结过程中形成大量板条状的Si相,性能最差,断裂方式以合金撕裂为主。     

粉末冶金50%Si_p/6061Al复合材料的结构与性能

以Si粉和6061Al合金粉末为原料,采用机械球磨-常压烧结工艺制备硅颗粒含量(质量分数)为50%的颗粒增强铝基复合材料,利用扫描电镜和X射线衍射仪分析不同温度下烧结的复合材料结构与物相组成,并测试材料的密度、抗弯强度、硬度及热膨胀系数等性能。结果表明,通过球磨可获得成分均匀的Si_p/6061Al复合粉体。烧结温度为700℃时,50%Si_p/6061Al复合材料仅含少量Al_2O_3杂质,Si相分布均匀,呈半连续骨架结构,Si颗粒与6061Al基体合金结合良好,材料中孔隙的数量和尺寸都最小。在680~750℃温度范围内,随烧结温度升高,50%Si_p/Al复合材料的致密度及抗弯强度先增大后降低,在700℃烧结的50%Si_p/6061Al复合材料具有优异的综合性能,其致密度、抗弯强度、硬度(HB)、热膨胀系数(室温)分别为96.4%,310.8 MPa,225.4和7.43×10~(-6)/K。     

Y对原位Mg2Si/Al基复合材料初生相Mg2Si的细化机制

选用稀土Y和采用普通重力铸造法制备原位自生Mg2Si/Al基复合材料,研究不同含量的稀土Y对初生相Mg2Si形貌、尺寸和力学性能的改变.结果表明:稀土Y对Mg2Si/Al复合材料的凝固组织有影响;添加Y处理的Mg2Si/Al基复合材料的Mg2Si颗粒变得更加细小;通过计算二维错配度,发现Y可以作为初生相Mg2Si的异质形核质点从而细化颗粒,同时Y与Al相互作用形成Al3Y相可阻止Mg2Si相长大;此时铸态Mg2Si/Al合金复合材料的力学性能得到改善,其最大抗拉强度和延伸率分别为144 MPa和4.19％.     

SiCp对6066铝合金破坏机制及阻尼性能的影响

研究了粉末冶金法制备 6 0 6 6铝合金及增强相 Si Cp(尺寸 3μm )含量为 7% ,12 % (体积 )的 6 0 6 6铝合金复合材料的拉伸断口及阻尼特性。复合材料的阻尼性能通过动态机械热分析仪测量 ,得出了增强相 Si Cp体积分数不同的两个6 0 6 6 Al/ Si Cp复合材料及 6 0 6 6铝合金在 1Hz及 30～ 2 5 0℃的温度范围的阻尼温度关系。结果表明 ,当增强相含量体积为7%时 ,Si Cp颗粒分布均匀 ,与基体结合良好 ,复合材料的破坏归因为增强相周围的铝基体产生孔洞形核、长大、聚合引起的 ;增强相体积含量为 12 %时 ,Si Cp聚集成团 ,复合材料的破坏则归因为 Si Cp团块形成裂纹而断裂。少量 Si Cp(7% )明显提高 6 0 6 6 Al合金阻尼性能 ,尤其是高温阻尼性能。但 Si Cp含量再增加到 12 %没有效果 ,6 0 6 6 Al/ Si Cp复合材料的高阻尼性能主要是因为 Si Cp颗粒加入后增加的高密度位错及基体与 Si Cp颗粒的界面消耗能量     

热等静压法制备SiC_p/Al复合材料的组织及性能研究

采用热等静压法制备SiC颗粒增强铝基复合材料,研究其显微组织和力学性能,分析复合材料的断口形貌及断裂机制,测定了其热膨胀系数。结果表明:热等静压后,复合材料中的SiC颗粒会出现颗粒团聚,形成硬质的SiC骨架。对于20%SiC_p/6061Al(体积分数)复合材料,其抗拉强度能达到304 MPa,而20%SiC_p/2024Al(体积分数)的抗拉强度为276 MPa,两种复合材料的抗拉强度都达到或超过其他制备方法的水平。复合材料的断裂方式为基体的韧性断裂、SiC颗粒的解理断裂、SiC颗粒与基体的界面脱粘3种方式并存的混合断裂形式。对比复合材料热膨胀系数的实际测量值和Turner、Kerner模型理论值,Turner模型理论值更接近实测值。     

无压浸渗制备SiC_p/Al复合材料的力学性能研究

采用无压浸渗法制备出不同SiC粒度组成和硅含量的SiCp/Al复合材料,并对其性能进行测试分析。研究结果表明:SiCp/Al-7Si复合材料硬度比SiCp/Al-12Si复合材料的低,但抗弯强度和断裂韧性比SiCp/Al-12Si复合材料的高,对不同SiCp/Al复合材料的力学性能的影响程度各不相同;粒径小的SiC颗粒有利于SiCp/Al复合材料的硬度、抗弯强度和断裂韧性的提高。当SiC粒度为W7,铝合金中Si含量(质量分数)为7%时,SiCp/Al复合材料的抗弯强度为502MPa、断裂韧性为7.1MPa·m1/2、硬度为66HRA。     

高压扭转制备SiC_p/Al复合材料的断裂行为

为了研究大塑性变形对颗粒增强复合材料断裂行为的影响规律,在不同高压扭转工艺(high-pressure torsion,HPT)工艺参数下制备SiC_p/Al复合材料,测量试样真应力-应变曲线和观察试样的断口形貌,并分析SiC-Al界面的EDS谱。在分析各参数下材料断口形貌和界面原子扩散的基础上,讨论颗粒增强复合材料的断裂机理。研究发现:SiC_p/Al复合材料包含韧性断裂和脆性断裂2种性质的断裂,断口韧窝的大小和数量与材料的工艺参数有关;HPT变形可以有效改善SiC颗粒与Al基体的界面连接强度,提高该类材料的断裂性质。基体内气孔和颗粒与基体间孔隙的连接是金属基复合材料的主要断裂机制。     

SiCp/Cu复合材料的SPS烧结及组织性能

以化学镀Cu包覆SiC粉末和高压氢还原法制备的Ni包SiC复合粉末为原料,用放电等离子体烧结法制备了SiCp/Cu复合材料.分析了增强相含量和烧结温度对致密化的影响,比较了非包覆粉末和包覆粉末制备的复合材料的界面结合状况.然后对SiCp/Cu复合材料的热膨胀行为和力学性能进行了研究.结果表明:包覆粉末能够促进材料的致密化并且能获得良好的界面结合,所得SiCp/Cu复合材料的致密度达96.7%,抗压强度达1061 MPa.SiCp/Cu复合材料的热膨胀系数介于7.5×10-6～11.4×10-6·K-1之间,并且随SiC体积分数的增加而降低.材料在热循环过程中出现热滞现象,热滞现象受增强相的含量及界面结合状况的影响.     

车制动用SiC颗粒增强铝基复合材料的性能研究北大核心

采用粉末冶金工艺制备车制动用30%SiCp/6082Al(体积分数)复合材料,研究了烧结温度对复合材料显微组织与性能的影响。结果表明:30%SiCp/6082Al复合材料基体中分布着均匀的SiC颗粒,Si含量随烧结温度升高而增大,烧结后复合材料中形成了Si、Mg2Si、SiO2等多种反应产物。随烧结温度增加,复合材料的密度先增大后减小,700℃烧结后复合材料的抗弯强度最大,为364 MPa。650℃烧结得到的复合材料断面区域存在许多形状各异的微小气孔,大部分SiC颗粒表现为解理断裂特征;随烧结温度逐渐升高,孔隙数量不断降低并逐渐转化为更均匀的球形结构,SiC颗粒基本都出现了解理断裂。     

热压法制备Si-Al电子封装材料及其性能

采用真空热压烧结方法 ,制备了性能优异的Si Al电子封装材料。其热导率高于 110W·m- 1 ·K- 1 ,热膨胀系数从 5～ 10 μm·K- 1 可调控 ,密度低于 2 .5g·cm- 3。真空热压方法通过外界压力来克服非润湿状态下的毛细阻力 ,达到硅颗粒均匀分布 ,铝相呈连续网络状包裹的理想复合形貌组织。在铝熔点以上温度点进行的液相烧结均满足封装性能要求 ,且热压时间短、压力低。实验结果表明 :热膨胀系数主要由硅含量确定 ,一定的临界压力值则是影响材料组织及性能的关键参数